7.(99-1;2)设f(x)=}(1-cosx)/(sqrt(x)),x>0,x^2g(x),xleq0,其中g(x)是有界函数,则f(x)在x=0处A. 极限不存在B. 极限存在,但不连续C. 连续,但不可导D. 可导
A. 极限不存在
B. 极限存在,但不连续
C. 连续,但不可导
D. 可导
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查分段函数在分段点处的连续性和可导性,涉及极限的计算、导数的定义以及有界函数的性质。
解题核心思路:
- 连续性判断:分别计算$x=0$处的左极限和右极限,并与$f(0)$比较,确定是否连续。
- 可导性判断:若连续,则进一步计算左导数和右导数,若两者相等,则可导。
破题关键点:
- 右极限分析:利用等价无穷小替换($1-\cos x \sim \frac{x^2}{2}$)简化计算。
- 左极限分析:结合$x^2$的高阶无穷小性质和有界函数的乘积特性。
- 导数计算:通过导数定义分别计算左右导数,注意分母的趋近方向。
1. 连续性分析
-
当$x \to 0^+$时:
$\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} \frac{1 - \cos x}{\sqrt{x}} = \lim_{x \to 0^+} \frac{\frac{x^2}{2}}{\sqrt{x}} = \lim_{x \to 0^+} \frac{x^{3/2}}{2} = 0$ -
当$x \to 0^-$时:
$\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} x^2 g(x) = 0 \quad (\text{因$x^2$趋近于0,$g(x)$有界})$ -
函数值$f(0)$:
$f(0) = 0^2 g(0) = 0$结论:左右极限均为0,且等于$f(0)$,故$f(x)$在$x=0$处连续。
2. 可导性分析
-
左导数:
$f'_-(0) = \lim_{h \to 0^-} \frac{f(h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to 0^-} \frac{h^2 g(h)}{h} = \lim_{h \to 0^-} h g(h)$
由于$g(h)$有界,$|h g(h)| \leq M |h|$($M$为常数),故极限为0。 -
右导数:
$f'_+(0) = \lim_{h \to 0^+} \frac{f(h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to 0^+} \frac{1 - \cos h}{h^{3/2}}$
利用泰勒展开$1 - \cos h = \frac{h^2}{2} - \frac{h^4}{24} + \cdots$,得:
$\lim_{h \to 0^+} \frac{\frac{h^2}{2}}{h^{3/2}} = \lim_{h \to 0^+} \frac{\sqrt{h}}{2} = 0$结论:左右导数均为0,故$f(x)$在$x=0$处可导。